3º.evaluacion columnas de relleno

I. OBJETIVOS

Estudiar la respuesta de la columna a los caudales de aire y agua (sistema bifsico) circulando al interior de la columna en contracorriente. Evaluar la cada de presin de una columna de relleno frente a las variaciones de flujo de aire y agua. Determinar los parmetros de flujo y localizar los puntos de carga e inundacin de la columna de platos.

II. REVISIN BIBLIOGRFICALas columnas constituyen uno de los principales dispositivos de los equipos de separacin con transferencia de masa, ampliamente en operaciones como absorcin de gases, humidificadores, destiladores, extractores lquidos, intercambiadores inicos, ablandadores de agua, adsorbedores, etc. Por lo tanto requieren una verdadera comprensin sobre su estructura, principio operativo y funcionamiento.Las columnas son dispositivos cilndricos, instalados verticalmente, en cuyo interior se disponen rellenos, platos o arreglos, segn diseo, con el propsito de incrementar el rea interfacial e contacto del sistema bifsico que circula al interior de ella, normalmente en contracorriente. Las columnas con platos constituyen la discretizacin de la columna con superficies planas transversales al interior de la columna denominado como platos, bandejas, pisos, etc., que conforman las mltiples etapas de contacto lo largo de la columna. Estos platos pueden estar simplemente perforados o disponer vlvulas, campanas o ciertos dispositivos que permitan retener parcialmente el lquido que desciende a travs dela columna a la vez que hacen burbujear intensamente el gas o vapor que asciende por la columna, provocando el buen contacto de fases y una alta tasa de transferencia de masa de los componentes deseados. PLATOS

Perforados: la parte principal del plato es una hoja horizontal de metal perforado, transversal al cual fluye le liquido; el gas en forma ascendente a travs de las perforaciones. El gas dispersado de las perforaciones, expande al lquido en una espuma turbulenta, que se caracteriza por un superficie interfacial muy grande con respecto a la transferencia de masa.

Capuchas: en estos platos, chimeneas o elevadores llevan el gas a travs del plato y por debajo de las capuchas que coronan los elevadores. Una serie de ranuras en el bordo de cada capucha, y el gas pasa a travs de stas para ponerse en contacto con el lquido que fluye a travs de las mismas. Vlvulas: estos son platos perforados con grandes aberturas variables para el flujo del gas. Las perforaciones estn cubiertas con capuchas mviles que se elevan cuando aumenta el flujo del gas. De Linde: es lo que se llama plato acanalado. Estos canales, distribuidos a travs del plato, no slo reducen el gradiente hidrulico en platos grandes. Por el contrario, estn distribuidos de tal forma que tambin modifican la direccin del flujo del lquido para eliminar reas estancadas y lograr, hasta donde sea posible, un flujo tapn deseable del lquido a travs del plato. Ranurados:

III. EQUIPOS Y MATERIALES

EQUIPO

Equipo de Columna de Platos: compuestos tambin por rotmetros tanto para el flujo de aire y el flujo de agua.

MATERIALES Probeta de 1000 mL Cronmetro

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. PRIMERA PARTE

1. Instalar correctamente los dispositivos y conexiones hacia la columna de platos:

a. Carga del tanque de agua, operacin de la bomba y del rotmetro.b. Aire comprimido y suministro hacia la columna de plato.c. Nivelacin y acondicionamiento de los piezmetros de agua (columna).

2. Determinar la temperatura del agua

3. Para iniciar la operacin y evaluacin de la columna de plato, fijar primeramente el caudal del agua hacia la columna (siendo la primera opcin Qagua = 0 estado de relleno seco) y variar la inyeccin del aire hacia la columna desde un valor mnimo hasta el mximo valor que admita el equipo. Sin que sobrepase la capacidad de los piezmetros (evtese el vaciado o expulsin del lquido). Efectuar la lectura de los piezmetros de agua en cada variacin de flujo de aire.4. Fijar en un nuevo caudal el flujo de agua y volver a variar el flujo de aire desde un mnimo hasta el mximo permisible del equipo, reportar nuevamente las variaciones de altura en los piezmetros de agua. Repetir la operacin hasta un mximo caudal de agua.

5. El suministro de aire es a travs de un rotmetro estndar en m3/h.

6. El suministro de agua es a travs de un rotmetro estndar en L/min.

DETERMINACIN DE LA CADA DE PRESIN EN LA COLUMNA DE PLATOS

Determinado entre el fondo inferior (I) y el tope superior (S) de la columna:

Donde:

h = Variacin de altura de agua en los piezmetros, del fondo (I) y del tope (S) de la columna (m)

H20 = Densidad del agua lquida (Kg/m3).

Pc = Cada de presin en la columna (Pa).

Se realiza los clculos para determinar los valores de cada de presin en la columna de platos para cada caudal sugerido para el agua, teniendo en cuenta los respectivos valores de caudal de aire; las tablas siguientes con los clculos respectivos de variacin de altura de agua en los piezmetros, del fondo (I) y del tope (S).Tambin se presentaran las grficas correspondientes a cada medida de caudal de agua.

CAUDAL DEL AGUA A 0 L/min

Clculos respectivos para la cada de presin e la columna de platos:

Se muestra la grfica correspondiente:

Ln (Q aire)Ln(Pc)

0.588471322.28226162

0.939669232.28226162

1.245646283.89169954

1.395863434.47948620

1.512118324.76716827

1.605031225.05485035

1.681338025.22670060

1.745668415.46031545

1.801414385.57809849

1.851192015.64955745

1.897100985.57809849

Mostramos la ecuacin de la grfica: Y = 2.9695X + 0.329De donde:m = pendiente = 2.9695LnK = 0.1778, por tanto K = 1.1946Punto de Carga Punto de Inundacin



Se muestra la grfica correspondiente:Ln (Q aire)Ln(Pc)

0.588471323.38087391

0.939669234.58484672

1.245646285.17263338

1.395863435.61446613

1.512118325.94582327

1.605031226.15346263

1.681338026.28959481

1.745668416.50176933

1.801414386.54494150

1.851192016.70110223

1.897100986.81486112





Ln (Q aire)Ln(Pc)

0.588471324.58484672

0.939669235.54035816

1.245646286.08892411

1.395863436.53075687

1.512118326.58632672

1.605031227.06975337

1.681338027.27269421

1.745668417.45841136

1.801414387.59052932

1.851192017.68943339

1.897100987.76290055





0.588471325.57809849

0.939669236.01993124

1.245646286.47191637

1.395863436.85697260

1.512118327.18753640

1.605031227.43555322

1.681338027.58556653

1.745668417.73330008

1.801414387.86199145

1.851192017.94868831

1.897100987.95558489





Ln (Q aire)Ln(Pc)

0.588471325.71624883

0.939669236.93622197

1.245646286.97360951

1.395863437.29289692

1.512118327.52400864

1.605031227.68493901

1.681338027.84678203

1.745668417.98270520





0.588471325.94582327

0.939669236.23350534

1.245646286.80405020

1.395863437.22390405

1.512118327.45841136

1.605031227.75032176

1.681338027.89903272





0.588471327.06975337

0.939669237.20224255

1.245646287.31269954

1.395863437.55526118

1.512118327.77119935

1.605031227.95214255


B. SEGUNDA PARTE

Determinar una ecuacin para determinar el caudal de agua: se muestra la tabla de cuadales a cada lectura del rotmetro:

Se muestra la grfica correspondiente y la ecuacin general de lectura del caudal del agua:

Mostramos la ecuacin de la grfica: Y = 0.6168X + 1.784De donde:Qaire= 0.6168(Erot) + 1.784

V. CONCLUSIONES

Se reconocieron las principales columnas de operacin que se muestran en las instalaciones del laboratorio de Transferencia de Masa; as como aquellas columnas que poseen anillos, rellenos, platos, etc. Se comprob el funcionamiento y la importancia que poseen las columnas de relleno en los distintos procesos qumicos que se dan en la industria. As como que se estudi la resistencia de una columna de relleno en forma de la cada de presin. Mientras ms caudal de agua se inyecte a la columna, mayor es la cada de presin. Se determin la ecuacin para la determinacin del caudal de agua.

VI. BIBLIOGRAFA

Robert E. TreybalOPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA, Editorial McGraw Hill, Segunda EdicinPgs.: 188-190

Ing. Alfredo Arias JaraFUNDAMENTOS Y APLICACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA, Primera EdicinPgs.: 62-64

http://www.cepis.ops-oms.org

http://plantasquimicas.iespana.es

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y METALURGIAESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA

Practica n 03EVALUACIN DE COLUMNAS DE RELLENO

DOCENTE DE TEORIA:Ing. ARIAS JARA, AlfredoDOCENTE DE PRACTICA :Ing. ARIAS JARA, AlfredoCURSO:TRANSFERENCIA DE MASA IAlumnos:CARRASCO SNCHEZ, Justidiano QUISPE ORMEO, Hctor Piero

AYACUCHO PER2011

3º.evaluacion columnas de relleno

Documents